Routine, Targeted and Non-Targeted Analysis of Environmental Contaminants of Emerging Concern – Development and Validation of a UHPLC Orbitrap MS Method

Význam tématu

Contaminants of emerging concern (CEC) představují chemikálie s potenciálním rizikem pro životní prostředí a lidské zdraví, jež často unikají tradičnímu monitoringu. Nové analytické technologie umožňují širší a citlivější detekci těchto látek v odpadních vodách, čímž se zlepšuje naše schopnost sledovat jejich výskyt a osud.

Cíle a přehled studie

Metodika byla navržena pro kvantitativní stanovení 61 vybraných CEC (targeted analysis) a neřízené screeningové vyhledávání dalších 312 sloučenin (non-targeted analysis) ve vzorcích z čistírenských stanic odpadních vod. Pracovní postup kombinuje extrakci na SPE, ultravysoce výkonnou kapalinovou chromatografii UHPLC a vysokorozlišovací Orbitrap MS spolu se softwarovou platformou TraceFinder.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: deset odběrů z pilotní a dvou praktických čistíren se vzorky surové i upravené odpadní vody a kalu.
• Extrahce: SPE Waters Oasis HLB (6 cc, 500 mg); pufrování na pH 7, eluce organickým rozpouštědlem, koncentrování na sucho.
• Chromatografie: UHPLC Dionex UltiMate 3000, Betasil C18 (2,1×100 mm) a Agilent XDB C18 kolony, objem injekce 5 µL.
• Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific Exactive Plus Orbitrap MS s ESI II, rozlišení 140 000 FWHM, pozitivní i negativní ionizace, přesnost ≤5 ppm.
• Software: TraceFinder pro cílenou kvantifikaci a neřízený screening 312 CEC včetně rodičovských látek, metabolitů a by­produktů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Cílená analýza: z 61 sledovaných látek bylo detekováno 21 sloučenin ve vzorcích odpadních vod, např. bisfenol A, diklofenak, klofibrát.
• Neřízený screening: z 312 kandidátů bylo identifikováno více než 40 sloučenin s výskytem až ve 100 % vzorků, mezi nimi sucralosa, tramadol, perfluorované kyseliny a pesticidní metabolity.
• Příklad falešně pozitivní identifikace desethylatrazinu ukázal význam ověření izotopického vzorce pro eliminaci nesprávných výsledků.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje komplexní monitoring známých i doposud neznámých znečišťujících látek v reálném provozu čistících stanic. Vysoká citlivost a selektivita Orbitrap MS v kombinaci se softwarem TraceFinder zaručují robustní kvantifikaci i spolehlivou otevřenou identifikaci bez nutnosti jednotlivých analytických standardů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace fragmentačních dat (MS/MS) a knihoven suspektních sloučenin pro vyšší jistotu neřízených identifikací.
• Rozvoj databází predikovaných metabolitů CEC a suspektního seznamu emergentních látek.
• Automatizace a strojové učení pro zpracování rozsáhlých datových souborů ve prospěch environmentálního monitoringu v reálném čase.

Závěr

Vyvinutá UHPLC-Orbitrap MS metoda se softwarem TraceFinder představuje efektivní a univerzální nástroj pro rutinní i neřízenou analýzu CEC v odpadních vodách. Vysoké rozlišení, přesnost a robustnost workflow zajišťují důvěryhodné výsledky i bez referenčních standardů pro všechny sledované komponenty.

Reference

• Ontario Ministry of the Environment. Method E3454: Determination of Emerging Organic Pollutants by LC-MS/MS.
• SANCO/12495/2011. Method validation and quality control procedures for pesticide residues analysis in food and feed.